Разработка технологического процесса изготовление детали типа вал в условиях серийного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Волжский политехнический институт (филиал)

Волгоградского государственного технического университета

Кафедра технологии и оборудования машиностроительных производств

Семестровая работа

По дисциплине: Технология конструкционных материалов

деталь заготовка оборудование обработка

Разработка технологического процесса изготовление детали типа вал в условиях серийного производства

Выполнил студент

Группы ВТМ - 421

Шахматова К.Ю.

Проверил преподаватель:

Тарасова Т.С.

Волжский 2006

Задание

- Составить рабочий эскиз поверхности с нумерацией всех обрабатываемых поверхностей, проработка точности размера чертежа детали и требований качества выполнения.

- Выбрать способ обработки поверхности заготовки.

- Расчет припусков для обработки детали и выбор заготовки (прокатом, штамповкой).

- Технико-экономический расчет для окончательного обоснования выбора и метода получения заготовки.

- Расчет режимов резанья на все цилиндрические поверхности при черновом точении и нормировании чернового точения.

- Заполнение маршрутной и операционной карт, нормы эскиза.

- Последовательность обработки поверхности заготовки.

1. Анализ объекта производства

Рабочий эскиз с нумерацией всех обрабатываемых поверхностей прилагается;

Проработаем точность размеров чертежа детали и требования к качеству выполнения;

Наиболее точными являются размеры 40,50, 55,которые выполняются по 6js, k6, h6 квалитету точности соответственно. Заданную точность размеров можно обеспечить окончательным шлифованием.

Менее точными являются размер 65, выполняемый по h12 квалитету точности. Заданную точность размеров можно обеспечить тонким точением или предварительным шлифованием.

Размеры с неуказанными допусками такие как 36, 48, 53 выполняются по 14 квалитету точности. Заданную точность размеров можно обеспечить черновым точением. (4, стр. 8, табл. 4)

К поверхностям 40 и 50 предъявлены требования по круглости и параллельности. К поверхности Б требование по круглости и к поверхности А требование по цилиндричности составляет 0,006 мм соответственно. При этом поверхность А имеет допуск круглости, зависимый от поверхности Б 0,012 мм.

Допуск радиального биения поверхности 55 относительно базовых поверхностей А и Б не более 0.012мм. Допуск торцового биения поверхностей 55, 65 относительно базовых поверхностей А и Б равен не более 0.02мм. (2, стр., 420)

Шпоночные соединения предназначены для соединения валов с помощью муфт, а также для соединения с валами и осями различных тел вращения (например, зубчатых колес, шкивов, маховиков). Конструктивно шпоночные соединения делят на два типа: ненапряженные (с призматическими и сегментными шпонками) и напряженные (с клиновыми шпонками).

Применение призматических шпонок дает возможность достаточно точно центрировать сопрягаемые элементы и получать неподвижные (при использовании обычных призматических шпонок) и подвижные (при использовании направляющих призматических шпонок с креплением на валу) соединения.(3, стр. 281)

Шпоночный паз должен быть выполнен с допуском симметрии относительно базовых поверхностей А и Б не более 0,12 мм и допуском параллельности относительно базовых поверхностей А и Б не более 0,1 мм.

Анализируя технические требования видно, что величина твердости изготовляемой детали не подвергается термической обработки.

Выбор способов обработки поверхностей заготовки.

Поверхности 1, 7 можно обработать на токарном или фрезерном станке. Целесообразно назначить одновременно обработку на фрезерно-центровальном полуавтомате МР - 71 М.

Поверхности 2, 3, 5, 6 обрабатываются на токарном станке за несколько переходов, в соответствии с рекомендациями (4, стр.8, табл. 4). Для поверхностей 2, 5, 6 устанавливается следующая последовательность: черновое точение, чистовое точение, предварительное и окончательное шлифование. Получается последовательность обработки: черновое точение - 12-11; чистовое точение - 10-9; предварительное шлифование - 8-7, окончательное шлифование - 6;

Поверхности 4, (паз под шпонку) можно обработать концевой или шпоночной фрезой на шпоночно-фрезерном станке 6Р10. (4, стр.51)

Поверхности 3, в связи с тем, что шероховатость задана 6,3 (должна быть образована только удалением слоя материала) точность размера по 14 квалитету, то обработать на токарном станке, на стадии чернового точения.

Поверхности 8, 13 обрабатываются на токарном станке, на стадии чистового точения.

Поверхности 9, 10, 11 обрабатываются одновременно с обточкой наружных, цилиндрических поверхностей на токарном станке.

Поверхность 13 - центровые отверстия.

Поверхность 11 - все канавки которые есть. (4, стр8 табл.4)

Последовательность обработки

1. Фрезерование торцев 1 и 7, обработка 2-х центровых отверстий 13. База поверхности 2, 6, 3.

2. Черновая обточка поверхностей 5, 6 с черновой подрезкой торцев 9, 10. База центровые отверстия.

3. Черновая обточка поверхности 2 с черновой подрезкой торца 11. База центровые отверстия 13.

4. Черновая обточка поверхности 3. База центровые отверстия 13

5. Чистовая обточка поверхностей 5, 6 с чистовой подрезкой торцев 9, 10. проточка канавок 12 (в 3-х местах) и снятие фасок позиция 8 (в 2-х местах). База центровые отверстия 13.

6. Чистовая обточка поверхности 2 с чистовой подрезкой торца 11, проточка канавки 12. База центровые отверстия 13.

7. Фрезерование шпоночного паза поверхности 4. Базы поверхности 2, 3, 6.

8. Предварительное и окончательное шлифование поверхностей 2, 5, 6. База 13.

2. Расчет припусков

Расчетной величиной припуска является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе, дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе или на предшествующей операции, а так же компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе. Минимальный припуск при обработке наружных цилиндрических поверхностей при закреплении детали в центрах рассчитывается:

2Zi min = 2(RZ i -1 + h i -1 + ДУ i -1),

RZ i -1 - высота неровностей профиля, на предшествующем переходе, h i -1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе, ДУ i -1 - суммарное отклонение от расположения поверхностей отклонения от параллельности, перпендикулярности и соосности на предшествующем переходе.

Базирование заготовки при фрезерно-центровальной операции осуществлялось по поверхностям 40js6() и 50k6(). Рассчитаем промежуточные припуски для обработки поверхности 40js6() аналитическим методом, т.е. с соответственно заданным условием точности js6 шероховатости обработки 0,4 мкм. Маршрут обработки будет следующим: черновое, чистовое точения, предварительное и окончательное шлифование.

Результаты расчетов занесем в таблицу.

Маршрут обр-ки поверхности	Элементы припуска мкм	Расчетные величины	Допуск на выполняемые размеры	Принятые (округления) размеры заготовки по проходам, мм	Предельный припуск, мкм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
40 js6		h		мкм	, мм	Td, мкм
Штамповка	200	250	604		42,535	2200	44,7	42,5
Точение черновое	50	50	36,24	2292	40,427	250	40,68	40.43	4,02	2, 07
Чистовое	25	25	1,45	284	40,155	100	40,3	40.2	0.38	0.23
Шлифова-ние предвари-тельное	10	20	0	103	40,052	39	40,091	40.052	0.209	0.148
Окончательное	5	15		60	39,992	16	40,008	39,992	0,083	0,06
Итого	4,692	2,508

1. Величина отклонений ДУ для штампованной заготовки, обрабатываемой в центрах, может быть рассчитана мкм, где ДУк - общее отклонение оси от прямолинейности, ,

Дк - удельная кривизна мкм/мм длины, определяется в зависимости от вида правки и среднего диаметра поковки: мм,

при правке на прессах Дк=0,12мкм/мм, ?к - размер отсечения для которого определяется величина, до торца заготовки. ?к = 30 мм

р ДУк = 2·0,12·30 = 7,2 мкм.

Дц - смещение оси заготовки, в результате погрешности центрования. , Т - допуск на диаметральный размер в мм базы заготовки при центровании её, Т = 2,2.

Дц = 0,25=0,604 мм =604 мкм.

= 604 мкм.

2. При черновом обтачивании величина остаточных пространственных отклонений ДУчерн = Ку · ДУ, мкм. Ку - коэффициент уточнения; Ку = 0,06 =>

ДУчерн = 0,06·604 = 36,24 м

Чистовое обтачивание - величина остаточных пространственных отклонений ДУчист = Ку ДУчерн, мкм. Ку - коэффициент уточнения Ку = 0,04 =>

ДУчист = 0,04·36,24 = 1,45 мкм.

3. Расчет минимального припуска на диаметральные размеры для каждого перехода

2Zi min = 2(200 + 250 + 604) =2108 мкм;

2Zi min = 2(50 + 50 + 36,24) = 272 мкм;

2Zi min = 2(25 + 25 + 1,4496) = 103 мкм;

2Zi min = 2(10 + 20 + 0) = 60 мкм.

4. Расчет наименьших расчетных размеров по техническим переходам производим, суммируя значения наименьших предельных размеров, соответствующих предшествующему техническому переходу с величиной припуска на выполняемый переход.

Ш 40 js6 dmin=Ш39,992мм;

39,992 + 0,06 = 40,052 мм;

40,052 + 0,103 = 40,155 мм;

40,155 + 0, 272 = 40,427 мм;

40,427 + 2,108 = 42,535мм.

5. Наименьшие предельные округленные размеры (округление вести до знака десятичной дроби, в которой задан допуск).

6. Наибольшие предельные размеры по переходам, определяются прибавлением допусков к округленному наименьшему предельному размеру.

39,992 + 0,016 = 40,008 мм;

40,052 + 0,039 = 40,091 мм;

40,2 + 0,1 = 40,3 мм;

40,43+ 0,25 = 40,68 мм;

42,5 +2,2 =44,7 мм.

7. Расчет фактических, т.е. придельных припусков по переходам. Производим, вычитая соответственно значения наибольших и наименьших предельных размеров, соответствующих выполняемому и предшествующему переходам.

8. Расчет общих припусков

2Zо mах = 4,02+ 0.38+ 0.209+ 0,083= 4,692 мм,

2Zо min = 2,07+ 0.23+ 0.148+ 0,06= 2,508 мм.

9. Проверку правильности расчетов производим по формуле:

2Zо mах - 2Zо min = Тзагот - Тd

4,692 - 2,508 = 2,2- 0,016

2, 184 = 2, 184

Данные вынесены на чертеже.

Расчетные значения: прокат

По соответственно заданным условиям шероховатости, точности квалитета 12, устанавливаем маршрут обработки: черновое точение.

Определяем базирование заготовки и способ установки заготовки на оборудовании. В графы карты расчета припусков внесем данные:

Маршрут по	Элементы припуска мкм	Расчетные величины	Допуск на выполня-емые размеры	Принятые (округления) размеры заготовки по проходам мм	Предельный припуск мм
1	2	3	4	6	7	8	9	10	11	12
65h12		h		мкм	мм	Td мкм
прокат	160	250	498		66,416	1600	68	66,4
Точение черновое	63	60	29,88	1816	64,6	300	64,9	64,6	3,1	1.8
ИТОГО	3,1	1,8

1. Величина отклонений ДУ для заготовки из проката, обрабатываемой в центрах, может быть рассчитана мкм, где ДУк - общее отклонение оси от прямолинейности, , Дк - удельная кривизна мкм/мм длины, в результате правки определяется после правки на прессах Дк = 1,5 мкм/мм.

?к -размер отсечения для которого определяется величина, до торца заготовки. ?к = 106 мм => ДУк = 1,5·106= 159 мкм.

Дц - смещение оси заготовки, в результате погрешности центрования. , Т - допуск на диаметральный размер в мм базы заготовки при центровании её, Т = 1,6.

Дц = 0,25= 0,472 мм = 472 мкм. ? 498 мкм.

2. При черновом обтачивании величина остаточных пространственных отклонений ДУчерн = Ку · ДУ , мкм. Ку - коэффициент уточнения Ку = 0,06 => ДУчерн = 0,06·498 = 29,88 мкм

Чистовое обтачивание - величина остаточных пространственных отклонений ДУчист = Ку· ДУчерн , мкм. Ку - коэффициент уточнения Ку = 0,04 =>ДУчист = 0,04·29,88 = 1,1952 мкм.

3. Расчет минимального припуска на диаметральные размеры для каждого перехода 2Zi min = 2(160 + 250 + 498) = 1816 мкм;

4. Расчет наименьших расчетных размеров по техническим переходам, производим суммируя значения наименьших предельных размеров, соответствующих предшествующему техническому переходу с величиной припуска на выполняемый переход.

Ш 65 Ш64,6 мм

64,6 + 1,816 = 66,416 мм;

5. Наименьшие предельные округленные размеры (округление вести до знака десятичной дроби, в которой задан допуск).

6. Наибольшие предельные размеры по переходам, определяются прибавлением допусков к округленному наименьшему предельному размеру.

64,6 + 0,3 = 64,9 мм;

66,4 + 1,6 = = 68 мм;

7. Расчет фактических, т.е. придельных припусков по переходам. Производим, вычитая соответственно значения наибольших и наименьших предельных размеров, соответствующих выполняемому и предшествующему переходам.

8. Расчет общих припусков

2Zо mах = 3,1 мм, 2Zо min = 1,8 мм.

9. Проверку правильности расчетов производим по формуле:

2Zо mах - 2Zо min = Тзагот - Тd

3,1- 1,8 = 1,6 - 0,3

1,3 = 1,3 (мм)

3. Методика технико-экономического расчета для решения вопроса об окончательном выборе метода получения заготовок

1. Масса заготовки при штамповке: m = V·с = 6,682 кг

2. Масса заготовки при прокате: m = V·с = 8,784 кг.

Таким образом, мы можем сказать, что при заготовки при штамповке изготавливать деталь экономичнее, т.к. материала затрачивается меньше примерно на 2,102 кг.

3. Определение коэффициента использования металла:

зm = q/Q, где q - масса детали, Q - масса заготовки.

Q1 - масса проката Q1 = 8,784 кг, Q2 - масса поковки Q2 = 6,682 кг

зm = q/Q2 = 5,501/6,682 = 0,823

зm = q/Q1 = 5,501/8,784 = 0,626

Таким образом, изготовление детали из поковки Q2 выгоднее, т.е. при таком коэффициенте использования металла возможен серийный выпуск.

4. Годовая экономия металла:

Э = (Q1 - Q2)·N = (8,784 - 6,682)·20000 = 42040 кг·шт

5. Определение себестоимости заготовки:

Сзаг.-шт. = Q Спок. - (Q - q); руб.,

где Q - масса штампованной заготовки, Спок - стоимость 1 кг поковки или штамповки, q - масса детали.

Спок = ()·Кт·Кс ·Кв ·Км ·Кп,

где Сi - нормативная себестоимость 1т поковки, Сi = 14940 руб/т,

Кт - поправочный коэффициент зависимости от точности поковки Кт = 1,

Кс - поправочный коэфф. зависящий от группы сложности поковки

Кс = 0,84,

Кв - поправочный коэффициент зависимости от массы поковки Кв = 1,85, Км - поправочный коэффициент зависящий от марки

поковки Км = 1,

Кп - поправочный коэфф. зависящий от объема производства Кп = 1,

Sотх. - цена одной тонны отходов 14100 руб/т - стоимость материала для штамповки Sотх. = 1084,6

Спок = (14940 / 1000)·1·0,84·1,85·1·1 = 23,22 руб.

Сзаг.-шт. = 0,342 · 23,22 - (0,342 - 0,256) · 1084,6 / 1000 = 7,85 руб.

6. Стоимость заготовки из проката:

Сзаг.-пр. = Qпр · Sпр · (Q - q) · + УСо.з. - руб.,

где Со.з. - технологическая себестоимость операций правки, колебровки и разрезки прутков на штучные заготовки

УСо.з.= УСпз·Тшт/60·100, руб.,

где Спз - приведенные затраты на рабочем месте, Спз = 4 руб/ч - при правке на автоматах и 1,25 руб/ч - при резки; Тшт - штучное время, Тшт = цк · То = цк · 0,19 · D2 · 10-3, мин, где D - диаметр проката, цк - коэффициент серийности, цк = 1,36 Sпр = 7000 руб/т

Тшт = 1,36 · 0,19 · 292 · 10-3 = 0,22 мин.

УСо.з. = (4 + 1,25)·0,22/60·100 = 0,00019 руб.

Сзаг.-пр. = 0,535 · 7 - (0,535 - 0,256) · + 0,00019 = 3,44руб.

Здесь же наоборот мы видим, что выгоднее использовать заготовку из проката Q1, несмотря на ее большую массу, разница составляет примерно 4,41 руб.

7. Условно годовая экономия при применении проката (заготовки):

Э = (Сшт - Спр)·N = (7,85 - 3,44)· 10000 = 44100руб.

Вывод

Учитывая значительную экономию металла от использования заготовки из проката, по сравнению с заготовкой из поковки и себестоимость заготовок, мы приходим к выводу и принимаем прокат, как основной метод получения заготовки для изготовления валика.

5. Режимы резания:

при черновой обработке в упор:

материал - сталь 45 ГОСТ 1050 - 74

режущий инструмент Т15К6

станок токарный винторезный 16К20

ц = 900, ц1 = 100, г = 150, л = 00, r = 1мм

Рассчитаем припуск: t = (Dзаг - d)/2 = (45 - 40)/2= 2,5 мм,

число проходов i=1 => t черн =2,5 мм

S= S = 0.5 мм/об => Sпасп.= 0.5 мм/об

S= S = 0.6 мм/об => Sпасп.= 0.6 мм/об

Скорость резания

м/мин, где

Kv = Kmv·Kпv·Kuv·Kцv·Kц1v= 1,25·0,9·1·0,7·1= 0.79,

Kmv = K1(750/ув)Nv ==1.25, ув = 598МПа, Nv = 1.0, K1 = 1.0, Kпv = 0,8; Kиv = 1,0; Kцv = 0,7; Kц1v = 1,0;

Т = 90 мин; Cv = 340, xv = 0.15, yv = 0.45, m = 0.2.

Частота оборотов:

n = 1000V / Dр об/мин = 1548 об/мин.

nпасп=1600 об/мин

Пересчитываем: V = рDn /1000 = 146 м/мин.

Мощность резания:

Nрез = VPz / 1020·60== 0.08 кВт, где

Pz = 10·Ср · txp · Syp · Vnp ·Kp = =963 кН

Kp = KMp · Kцp · Kгp · Kлp = 0,8440,891,251 = 0.7085,

KMp = (ув / 750)n = =0.844, где n = 0.75, ув = 598МПа,

Kцp = 0.89; Kгp = 1.25; Kлp = 1.0;

Ср = 300, xp = 1.0, yp = 0.75, np = - 0.15.

Nрез < N·з, где N = 10 кВт, з = 0.8 =>

4.08 кВт < 8 кВт

режим принимается

при чистовой обработке в упор:

ц = 900, ц1 = 100, г = 150, л = 00, r = 2мм

D = 24.65мм d = 20 мм

Рассчитаем припуск: tчист = 0,4 мм, tшлиф = 0,3 мм

Sчист =Ks·S = 0,55·0,45 = 0,2475мм/об,

S = 0,55 мм/об, Ks=0,45 => Sчист.п.= 0,25 мм/об

Скорость резания

м/мин, где

Kv = Kmv·Kпv·Kuv·Kцv·Kц1v= 1,250,910,71=0.79

Kmv = K1(750/ув)Nv= =1.25, ув = 598МПа, Nv = 1.0, K1 = 1.0,

Kпv = 0.9, Kиv = 1.0, Kцv = 0.7, Kц1v = 1.0,

Т = 60 мин, Cv = 420, xv = 0.15, yv = 0.2, m = 0.2.

Частота оборотов:

n = 1000V / Dр об/мин = 2855 об/мин.

nпасп=1600 об/мин

Пересчитываем: V = рDn /1000 = 124 м/мин.

Мощность резания:

Nрез = VPz / 1020·60== 0.29 кВт, где

Pz = 10·Ср · txp · Syp · Vnp ·Kp= = 146Н

Kp = KMp · Kцp · Kгp · Kлp · Krp = 0,8440,891,2511=0.7085,

KMp = (ув / 750)n == 0.844, где n = 0.75, ув = 598МПа,

Kцp = 0.89, Kгp = 1.25, Kлp = 1.0, Kp = 0.7085, Krp = 1

Ср = 300, xp = 1.0, yp = 0.75, np = - 0.15,

Nрез < N·з, где N = 10 кВт, з = 0.8 =>

0.29 кВт < 8 кВт

режим принимается

(источник 4)

Нормирование процесса при черновой обработки

Тшт-к = Тшт + Тп з / n, где Тп з - подготовительно - заключительное время на партию деталей, в количестве и штук.

Тшт = То + Тв + Тд,

где То = L / n · S, где i = h / t=2, L - путь резания,

L = ? + ?1 +?2 , ?1 = t ctg ц =0 мм , ?2 =3 мм, L = 291 + 0 + 3 = 294 мм,

n = 1600 об/мин S = 0.4 мм/об

То = 46·2 / 1600·0,4 = 0,14 мин.

Тв - вспомогательное время,Тв = Тв ус + Тв упр + Тв изм, где Тв ус - норма времени на установку и закрепление заготовки на станке. Тв ус = 0.25 мин.

Тв упр - норма времени на управление токарным станком:

1. Установление резца в положение соответствующее началу рабочего хода (+ промерка глубины резания) - 0.81 мин;

2. Включение и выключение вращения шпинделя - 0.08 мин.

Тв изм - норма времени на контрольные промеры заготовки - 0.22 мин.

Топер - оперативное время,

Топер = То + Тв = 1.42 мин

Тдоп - дополнительное время определяющееся в процентах от оперативного времени.

Тдоп = 0.06 · Топер = 0.08 мин.

Тшт = То + Тв + Тд=1.5 мин

Нормирование процесса при чистовой обработки

Тшт-к = Тшт + Тп з / n, где Тп з - подготовительно - заключительное время на партию деталей, в количестве и штук.

Тшт = То + Тв + Тд,

где То = L / n · S, где i = 1, L - путь резания,

L = ? + ?1 +?2 , ?1 = t ctg ц = 0 мм , ?2 =3 мм, L = 30 + 0 + 3 = 33 мм,

n = 1600 об/мин S = 0.25 мм/об

То = 33/ 1600·0,25 = 0,08 мин.

Тв - вспомогательное время, Тв = Тв ус + Тв упр + Тв изм, где Тв ус - норма времени на установку и закрепление заготовки на станке. Тв ус = 0.25 мин.

Тв упр - норма времени на управление токарным станком:

3. Установление резца в положение соответствующее началу рабочего хода (+ промерка глубины резания) - 0.81 мин;

4. Включение и выключение вращения шпинделя - 0.08 мин.

Тв изм - норма времени на контрольные промеры заготовки - 0.22 мин.

Топер - оперативное время,

Топер = То + Тв = 1.36 мин

Тдоп - дополнительное время определяющееся в процентах от оперативного времени.

Тдоп = 0.06 · Топер = 0.08мин.

Тшт = То + Тв + Тд=1.44 мин

Размещено на Allbest.ru